Desain Penelitian Teknik Analisis Data

25

BAB III METODE PENELITIAN

Metode penelitian adalah suatu rancangan penelitian yang memberikan arah bagi pelaksanaan penelitian sehingga data yang diperlukan dapat terkumpul. Penelitian merupakan kegiatan yang dilakukan untuk memahami, memecahkan masalah secara ilmiah, sistematis dan logis. Dengan demikian akan didapat data yang objektif.

A. Waktu dan Tempat Pelaksanaan

1. Waktu Penelitian

Penelitian akan dilakukan pada tanggal 14 - 18 September 2015.

2. Tempat Pelaksanaan

Adapun tempat pelaksanaan penelitian akan dilakukan di lab pengecoran logam gedung E5 lantai 1 Teknik Mesin UNNES.

B. Desain Penelitian

Pada penelitian ini, desain penelitian yang digunakan adalah desain eksperimen one shot case study karena dalam penelitian ini uap plastik hasil pirolisis sampah plastik akan diembunkan di dalam kondensor dengan variasi arah aliran air pendingin yang berbeda. Hasil yang diperoleh akan diobservasi dan akan dijadikan sebagai referensi dalam perhitungan efisiensi dan efektivitas kerja kondensor tipe double pipe water-cooled condenser pada prototype reaktor pirolisis sampah plastik. Tabel 3.1 Desain Penelitian Keterangan: E = Kelompok eksperimen sampah plastik. X = Arah aliran air yang bervariasi. Y1 = Jumlah minyak yang dihasilkan. Y2 = Laju transfer panas yang terjadi di dalam kondensor.

C. Alat dan Bahan Penelitian

1. Alat Penelitian

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: a. Thermometer Thermometer digunakan untuk mengukur suhu yang ada didalam reaktor. Thermometer di pasang pada tabung reaktor.

b. Thermocouple

Thermocouple digunakan untuk mengukur suhu perpindahan panas yang terjadi di dalam kondensor. Thermocouple dipasang pada input dan output air pendingin kondensor.

c. Mesin Pencacah Plastik

Mesin pencacah plastik digunakan untuk mencacah sampah plastik menjadi ukuran dimensi 6 cm 2 .

d. Kompor

Kompor digunakan untuk memanaskan reactor. Kelompok group Perlakuan treatment Observasi hasil E X Y1 Y2

e. Toolset

Toolset digunakan untuk mengencangkan baut saluran pemasukkan pada reactor.

f. Gelas ukur

Gelas ukur digunakan untuk menampung hasil minyak pirolisis sampah plastik.

g. Manometer

Manometer digunakan untuk mengukur tekanan yang ada pada reactor.

h. Safety Valve

Safety valve digunakan untuk pengaman tekanan agar tidak melebihi dari standar keamanan dan tidak meledak. Dengan menjaga tekanan 1 atm.

i. Stopwatch

Stopwatch digunakan untuk mengontrol waktu yang digunakan dalam proses pengolahan sampah plastik menjadi bahan bakar alternatif.

j. Timbangan Digital

Timbangan digital digunakan untuk mengukur massa sampah plastik dan mengetahui massa minyak pirolisis yang dihasilkan.

2. Bahan Penelitian

Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain: a. PP polypropylene. b. High Density Polyethylene HDPE. c. Gas Liquefied Petroleum Gas LPG. d. Air pendingin.

D. Parameter Penelitian

Adapun parameter dalam penelitian ini adalah:

1. Variabel Independen

Variasi arah aliran air pendingin kondensor, yaitu: a. Arah aliran air searah dengan laju uap parallel flow. b. Arah aliran air berlawanan arah dengan laju uap counter flow.

2. Variabel Dependen

a. Efisiensi kondensor dalam mengembunkan minyak plastik hasil pirolisis. b. Efektivitas perpindahan panas kondensor dalam mengembunkan minyak plastik. E. Teknik Pengumpulan Data Metode pengumpulan data yang dilakukan dalam penelitian ini yaitu melalui metode observasi efisiensi kerja kondensor dengan melihat hasil minyak pirolisis sampah plastik yang berhasil diembunkan dan melihat efektivitas proses perpindahan panas yang terjadi di dalam kondensor.

1. Skema Peralatan Penelitian

Gambar 3.1 Rangkaian Reaktor Pirolisis Sampah Plastik Keterangan gambar: 1. Tabung Gas 6. Kondensor Tipe Double pipe 2. Regulator, dan Selang gas 7. Penampung 3. Reaktor 4. Kran Valve + Pipa penghantar 5. Selang gas dan regulator Gambar 3.2 Rangkaian detail kondensor double pipe water cooled condenser. Keterangan gambar: Gambar di atas merupakan rangkaian prototype reaktor pyrolisis sampah plastik dan gambaran detail kondensor yang menjadi skema peralatan penelitian ini. Proses penelitian dimulai dari proses pirolisis yang terjadi di dalam tabung reaktor. Tabung reaktor diberi sampah plastik berupa High Density Polyethylene HDPE dan PP polypropylene. Sampah plastik dengan massa 500g kemudian dipanaskan di dalam tabung reaktor dengan suhu 300 C dalam jangka waktu 17,5 menit dan dijaga pada tekanan 1 atm dengan menggunakan safety valve. Setelah pemanasan selesai selanjutnya uap plastik akan diembunkan di dalam kondensor 1. Head kondensor 6. Flowmeter 2. Lubang uap masuk 7. Rear Kondensor 3. Pipa penyalur air keluar 8. Pipa keluar minyak plastik 4. Pipa luar kondensor 9. Pipa penyalur air masuk 5. Pipa dalam kondensor Arah aliran air searah dengan laju uap Parallel Flow. Arah aliran air berlawanan arah dengan laju uap Counter Flow. Pengujian dengan proses pirolisis 500 gr sampah plastik dalam jangka waktu 17,5 menit dengan suhu pembakaran 300 C Kesimpulan Selesai Analisa data eksperimen Mulai Persiapan alat dan bahan - Minyak - Nilai q PP - Minyak - Nilai q - Minyak - Nilai q - Minyak - Nilai q HDPE PP HDPE Gambar 3.3 Diagram Alir Penelitian dengan berbagai variasi arah aliran air pendingin yaitu: arah aliran air searah dengan aliran uap parallel flow dan arah aliran air berlawanan arah dengan aliran uap counter flow. Kemudian minyak plastik hasil pengembunan kondensor akan ditampung dan dibandingkan. Perbandingan hasil minyak plastik dengan massa sampah plastik sebelum diperlakukan proses pemanasan akan memberikan nilai efisiensi kondensor berdasarkan hasil pengembunan. Proses perpindahan panas yang terjadi di dalam kondensor akan diamati pada setiap kali proses pengembunan. Nilai laju perpindahan panas yang terjadi di dalam kondensor akan dibandingkan untuk menentukan efektivitas kondensor berdasarkan proses perpindahan panasnya.

2. Diagram

Alir Pelaksanaan Penelitian

3. Proses Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan membuat tetap kondisi kerja reaktor, temperatur pemanasan sampah plastik dibuat tetap 300 C dengan lama waktu pemanasan 17,5 menit. Selanjutnya dalam proses kondensasi, arah aliran air pendingin kondensor dibuat bervariasi, yaitu: arah aliran air berlawanan arah dengan aliran uap counter flow dan arah aliran air searah dengan aliran uap parallel flow. Bahan sampah plastik yang digunakan yaitu plastik jenis PP polypropylene dan High Density Polyethylene HDPE. Penelitian ini difokuskan pada uji efisiensi dan efektivitas kondensor dalam mengembunkan uap plastik hasil pirolisis. Pada proses penelitian ini sebelumnya peneliti melakukan perancangan kondensor terlebih dahulu. Perancangan kondensor ini menganut beberapa aturan perancangan dari TEMA Tubular Exchanger Manufacturers Asosiation. Kondensor dalam prototype ini dibuat dengan dimensi panjang kondensor 1000 mm dan diameter 25,4 mm. kondensor dibuat dengan doubele pipe menggunakan pipa luar dengan diameter 28,5 mm dan pipa dalam dengan diameter 16 mm. Material pembuatan kondensor ini dibuat dengan material pipa luar yaitu Stainless Steel dan pipa dalam dengan bahan Tembaga. Alasan memilih material ini karena stainless steel memiliki nilai konduktivitas yang rendah yaitu: 15,1 wattm.K digunakan sebagai pipa bagian luar karena untuk menghindari pengaruh suhu panas dari lingkungan dan korosi, sedangkan Tembaga memiliki nilai konduktivitas yang tinggi yaitu: 401 wattm.K digunakan sebagai pipa dalam karena untuk memberikan perpindahan panas yang maksimal . Proses penelitian yang akan dilakukan oleh peneliti melalui beberapa tahapan diantaranya adalah: Proses penelitian dengan variasi arah aliran air berlawanan arah dengan laju uap counter flow: a. Setting komponen kondensor ke tipe aliran fluida berlawanan arah atau counter flow b. Memasang seluruh perlengkapan alat pirolisis yang terdiri dari reaktor dan kelengkapannya, pipa penghantar, kran pengatur tekanan, kondensor dan kelengkapannya, penampung minyak plastik, thermocouple dan saluran air pendingin beserta kelengkapanya. c. Memasukkan sampah plastik PP polypropylene ke reaktor pirolisis. d. Memanaskan reaktor pirolisis dengan menggunakan gas LPG dengan tekanan 1 atm hingga suhu mencapai 300 C selama 17,5 menit. e. Menghidupkan aliran air pendingin.. f. Amati, catat dan perikasa suhu masuk air pendingin. g. Amati, catat dan periksa suhu keluar air pendingin. h. Setelah proses selesai ambil minyak plastik yang berhasil diembunkan. i. Mematikan aliran air, pemanas LPG, bersihkan reaktor pirolisis dan persiapkan untuk proses selanjutnya. j. Ulangi langkah a – i dengan jenis plastik HDPE High Density Polyethylene k. Setelah semua sampel minyak pirolisis berhasil didapatkan maka akan dilakukan perhitungan perbandingan minyak plastik yang dihasilkan dengan bahan sampah plastik yang digunakan dan akan dilakukan perhitungan besar perpindahan panas yang terjadi untuk melihat efektivitas kondensor berdasarkan proses perpindahan panasnya. Proses penelitian dengan variasi arah aliran air searah dengan aliran uap parallel flow dilakukan dengan cara yang sama dengan proses arah aliran berlawanan.

4. Data Penelitian

a. Hasil Minyak yang Diperoleh

Hasil minyak yang diperoleh dalam hal penelitian pada kondensor ini adalah pengukuran volume minyak plastik yang dihasilkan, selanjutnya hasil data dimasukkan dalam lembar pengambilan data hasil minyak sampah plastik berupa jumlah volume yang dihasilkan. Tabel 3.2 Lembar pengambilan data hasil minyak plastik berupa jumlah volum yang dihasilkan. Arah Aliran Pendingin Debit Air Pendingin litermenit Kapasitas Minyak Plastik ml PP HDPE Counter flow 2 2,5 3 3,5 4 Parallel flow 2 2,5 3 3,5 4

b. Laju Perpindahan Panas

Laju perpindahan panas dapat dilihat dari seberapa besar perpindahan panas yang terjadi di dalam suatu penukar panas. Data laju perpindahan panas pada kondensor dapat diperoleh dengan rumus perhitungan sebagai berikut: 1 Laju perpindahan panas counter flow q = m c c c T c1 – T c2 2 Laju perpindahan panas parallel flow q = m c c c T c2 – T c1 Dimana : m c = Laju masa fluida kg s untuk debit 4 liter menit = 0,0666 kgs c c = Kalor jenis air 4180 kg J C T c1 = Suhu keluar fluida pendingin T c2 = Suhu masuk fluida pendingin Setelah memperoleh data dari perhitungan rumus di atas, selanjutnya hasil data tersebut dimasukkan dalam lembar pengambilan data laju perpindahan panas yang terjadi di dalam kondensor. Tabel 3.3 Lembar pengambilan data penelitian laju perpindahan panas yang terjadi di dalam kondensor. Arah Aliran Pendingin Debit Air Pendingin litermenit Nilai Laju perpindahan panas Watt PP HDPE Tc 1 Tc 2 q Tc 1 Tc 2 q Counter flow 2 2,5 3 3,5 4 Parallel flow 2 2,5 3 3,5 4

F. Teknik Analisis Data

Penelitian ini menggunakan teknik analisis deskriptif yaitu dengan mengamati secara langsung hasil eksperimen kemudian menyimpulkan dan menentukan hasil penelitian yang telah dilakukan. Data-data yang dihasilkan yaitu meliputi besarnya massa minyak plastik, volume minyak plastik, massa jenis minyak plastik dan besar laju perpindahan panas pada kondensor. Data yang diperoleh dari hasil penelitian kemudian dimasukkan ke dalam tabel dan ditampilkan ke dalam bentuk grafik yang kemudian akan dianalisa dan ditarik kesimpulan. Tabel dan grafik akan menampilkan informasi variasi arah aliran air pendingin yang paling optimal untuk proses pengkondensasian uap plastik. 37

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Penelitian

Berikut adalah data hasil penelitian pengaruh variasi arah aliran air pendingin terhadap hasil kondensasi dan nilai laju perpindahan panas yang terjadi pada kondensor prototipe reaktor pirolisis sampah plastik. Variasi arah aliran air pendingin dalam penelitian ini yaitu: arah aliran air searah dengan laju uap parallel flow dan arah aliran air berlawanan arah dengan laju uap counter flow dengan variasi jenis plastik PP Polypropylene dari plastik air mineral kemasan gelas dan HDPE High Density Polyethylene dari botol oli.

1. Pengaruh Arah Aliran Air Pendingin terhadap Hasil Minyak

Hasil minyak yang diperoleh dalam hal penelitian pada kondensor ini adalah pengukuran volume minyak plastik yang dihasilkan, selanjutnya hasil data dimasukkan dalam lembar pengambilan data sebagai berikut: Tabel 4.1 Pengaruh arah aliran air pendingin terhadap jumlah minyak plastik yang didapatkan pada jenis plastik PP dan HDPE jenis aliran Counter Flow. Arah Aliran Pendingin Debit Air Pendingin litermenit Kapasitas Minyak Plastik ml PP HDPE Counter flow 2 300 325 2,5 315 350 3 330 370 3,5 344 400 4 360 390 Tabel 4.1 di atas menunjukkan bahwa hasil volume minyak terbesar untuk jenis aliran counter flow didapatkan pada debit 3,5 litermenit dari jenis plastik